SKS laboratorijā pēta eksotisko vielas piekto agregātstāvokli  (8)

Ikdienā visbiežāk sastopamies ar četriem vielas agregātstāvokļiem – gāzēm, šķidrumiem un cietām vielām, kā arī plazmu, kas ir jonizēta gāze, izstaro gaismu un ir elektrovadītājs.

Taču ir arī piektais un daudz eksotiskāks vielas agregātstāvoklis, ko dēvē par Bozes-Einšteina kondensātu. Einšteins jau pirmskara laikā secināja, ka pie pietiekami zemas temperatūras izveidosies jauns vielas agregātstāvoklis, taču eksperimentāli tas tika pierādīts 1995. gadā. Lai nonāktu līdz šādam vielas agregātstāvoklim, gāzes mākonis jāatdzesē līdz temperatūrai, kas ir vien par grāda triljono daļu virs absolūtās nulles jeb -273,15 grādiem pēc Celsija.

Kad atomu kopa tiek atdzesēta līdz tik zemai temperatūrai, tie "sačupojas kopā" un uzvedas tā, it kā būtu viens liels "superatoms", vēsta vietne "LiveScience". Bozes-Einšteina kondensāts iezīmē robežu starp to pasauli, kurā valda klasiskā fizika, un mikroskopisko kvantu pasauli. Kaut arī vēl ne gluži "otrā pusē", Bozes-Einšteina kondensāts daļēji seko arī kvantu fizikas likumiem un tādējādi šī vielas agregātstāvokļa pētīšana ļauj zinātniekiem gūt labu ieskatu kvantu fizikas principos un spert solīti tuvāk fiziķu sapnim – radīt vienojošo teoriju, kas spētu izskaidrot kosmosa darbību no mikro līdz makro līmenim.

Bozes-Einšteina kondensātu nu pētnieki var radīt arī uz Zemes, taču eksotiskā agregātstāvokļa tuvākai izpētīšanai krietni patraucē gravitācija, jo šie "superatomi" ir ārkārtīgi trausli, bet laboratoriskie apstākļi to radīšanai – ļoti delikāti un sarežģīti. Gravitācija ir vēl viens no faktoriem, kas sarežģī šādu apstākļu radīšanu, tāpēc tika nolemts laboratoriju Bozes-Einšteina kondensāta radīšanai izvietot arī laboratorijā, kas riņķo Zemes orbītā – SKS – un kur valda mikrogravitācija.

"Cold Atom Lab" uzstādīta jau 2018. gadā, un, salīdzinājumā ar šim nolūkam izveidotām laboratorijām uz Zemes, ir ārkārtīgi neliela – aizņem vien 0,4 kubikmetrus –, kā arī energoefektīva (vidēji ap 500 vatiem).

Izmantojot "Cold Atom Lab" sniegtās iespējas, pētniekiem izdevies radīt apstākļus, kur eksotisko agregātstāvokli var novērot un datus ievākt ilgāku laiku. Tā aizvien ir tikai nedaudz vairāk kā sekunde, taču šis laiks ir daudzkārt ilgāks par to, kas zinātniekiem iespējams uz Zemes – vien dažas simtdaļas, pirms viela beidz pastāvēt šajā eksotiskajā agregātstāvoklī.

Pašlaik SKS laboratorijā eksperimenti tiek veikti ar rubīdija atomiem, bet nākotnē plānots līdz šim agregātstāvoklim atdzesēt arī kālija atomus un mēģināt abus kondensātus sajaukt kopā, kā arī veikt citus eksperimentus, kuras uz Zemes izpildīt būtu daudz sarežģītāk.